Beta-淀粉样蛋白对神经轴突起始段蛋白分布的影响及机制研究

Beta淀粉样蛋白(A-beta)在Alzheimer痴呆(AD)脑神经元功能损害中起重要的作用，其机制仍需进一步解析。轴突是神经元信号输出的主要结构，而轴突起始段(AIS)是神经元整合输入信号和确定信号输出的关键部位。我们前期研究发现E3连接酶MDM2/HDM2蛋白(鼠/人双微体基因)在AIS有高密度分布，经A-beta处理的神经元和AD动物海马神经元都显示该部位MDM2分布减少或缺失。本项目提出：1.AKT对MDM2磷酸化修饰的变化和P53与MDM2结合，参与A-beta引起AIS上MDM2分布改变的机制；2.MDM2可能对AIS离子通道蛋白的分布起调控作用，而A-beta诱导的MDM2分布变化将影响AIS上离子通道的分布和功能；3.研究通过对AKT和P53的调控，来阻抑AIS蛋白分布异常。研究结果将为AIS蛋白分布的调控机制以及AD的病理机制提供新的视角，并可能为防治AD提供新靶点。

阿尔茨海默病(Alzheimer disease, AD)是一种脑神经元进行性变性的痴呆性疾病。轴突是神经元的主要信息输出结构, 神经轴突起始段（Axon initial segment,AIS)是整合输入信号产生动作电位的部位, 还具有控制神经元极性的功能。目前AIS蛋白的组构机制还不完全明了，而AD的AIS研究也鲜有报道。我们用免疫组化首次发现MDM2（murine double minute 2, 鼠双微体基因；人称为hdm2）在AIS密集分布这个新的现象现。在此基础上，本研究探讨了MDM2在AIS的功能，AD病理中是否有AIS的病理改变，MDM2在其中的作用，是否可通过AKT信号通路进行调节等。 对于MDM2在AIS特异分布的研究显示， MDM2与树突标志蛋白MAP2呈差异分布，与其他AIS蛋白如AnkG, Nav1.6等共定位，分级离心方法和超离心分离研究观察到AIS蛋白与MDM2存在于脂质筏区组分， MDM2与AIS蛋白可被共免疫共沉淀。共转染于SY5Y细胞的MDM2与AnkG可在突起上共定位，MDM2表达抑制减少或消除其在AIS的分布。在神经发育过程中，MDM2在出生后在3周大量AIS上出现密集分布，随以后的发育和老化，MDM2在AIS的分布呈现动态变化，并且皮层和海马存在差异。海马内注射MDM2抑制剂可诱导MDM2 和Nav1.6在海马神经元的AIS分布显著减少，并改变树突标志蛋白MAP2的分布。提示MDM2在AIS的分布具有功能。原代培养神经元经淀粉样蛋白（A-beta）处理，可导致神经元损害和AIS上MDM2的分布减少；麦角甾苷可激活AKT，减少A-beta诱导的神经元的损伤，以及MDM2在AIS上分布的减少。这些作用可被AKT上游的抑制剂所阻断。提示AKT系统参与MDM2分布的调节，麦角甾苷对AIS具有保护作用。 在AD动物（APP/PS1）脑内，皮层的老年斑周围AIS呈现形态的异常，AIS的钠离子通道的分布减少。在老年的AD动物海马，AIS分布分MDM2,AnkG和Nav1.6减少，尤其是齿状回的颗粒细胞层。以上的研究确定了一种新的可参与神经轴突功能调控的蛋白MDM2，并且与AD的AIS病理机制有关，AKT系统可能通过调节MDM2影响神经轴突起始段的功能。该研究对于认识AD的病理机制提供了一个新的视角。